CN111497414A - 一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：S1、分别制备生物降解塑料层、植物纤维编制层和无机纤维增强层三种层状材料；S2、将三种层状材料进行层铺叠加；S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168～172℃温度下，施加1.8～2.2MPa的压力，保压0.5～1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；S5、然后进行热压成型。本发明的生物可降解的箱包壳体的制作工艺得到的产品具有质量较轻，抗压能力强，韧性好，抗冲击性能强，且生物可降解的特性，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺。
背景技术
目前市场上常见的塑料硬壳箱包，多采用如下材质：
1)聚碳酸酯(Polycarbonate)，该材料无色透明，耐热，抗冲击，加工性能优异，阻燃良好，在普通使用温度内都有良好的机械性能。
2)丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene StyreneCopolymers)，简称ABS。ABS是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料结构。综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好。
3)聚丙烯(polypropylene)为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0.90-0.91g/cm3，是目前所有塑料中最轻的品种之一。
但这些材料绝大多数来源于石油天然气，且都不具备生物可降解性。在箱包损坏或寿命到期后，只能作为不可降解的塑料垃圾来处理。由于箱包生产中往往会和其他塑料材料合制，造成材料回收分类上的困难，所以大多时候只能作为固体废弃物焚烧或填埋。而这些塑料在土壤中的降解周期动辄以百年计算，这无疑造成并加剧了环境上的污染。目前全球的箱包产量和拥有量数以亿计，每年还有大量的箱包被生产和淘汰，因此可生物降解的新型塑料硬壳箱包的研究开发迫在眉睫。
生物降解塑料由于具有良好的降解性，日益得到人们的重视和研究。从原材料上分类，目前可规模化商业生产的生物降解塑料包含：
1)聚己内酯(PCL)，2)聚丁二酸丁二醇酯(PBS)，3)聚乳酸(PLA)，4)聚羟基烷酸酯(PHA)，5)脂肪族芳香族共聚酯(PLA+PBTA)如德国BASF公司所制造的脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex)，6)聚乙烯醇(PVA)，7)聚-β-羟基丁酸酯(PHB)及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)等。这些塑料具有良好的生物降解性，分解它们的微生物广泛地分布在喜气或厌气条件下。
但生物降解塑料制品的性能还无法完全满足众多消费需求。尽管市场上已有的品种众多，但上述每种材料本身的机械和加工性能只是某一方面有突出的特性，综合性能还存在这样或那样的不足，目前主要的目标市场还是塑料包装薄膜、农用薄膜、一次性塑料袋和一次性塑料餐具等。这些生物降解塑料做成的包装产品在耐热、耐水及机械强度方面与传统塑料制品相差较远，而这一点恰恰阻碍了生物降解塑料在箱包等场合的应用。
在实际的硬壳箱包设计和测试中，设计师所要求达到的指标是多方面的，因而对箱壳用材料的要求也是综合性的，例如：1)密度较低(以达到箱体轻重量)，2)抗冲击(防止箱体跌落损伤)，3)高刚性(箱体抗压抗变形性)，4)低温韧性(耐低温跌落)，5)表面装饰性(色彩或图案多样性)6)耐老化性(长效耐用)等。但是现有的任何一种生物可降解材料都不能兼顾上述所有设计指标。
基于上述情况，本发明提出了一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，可有效解决以上问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺。本发明的生物可降解的箱包壳体的制作工艺通过原料筛选和材料的层铺结构设计，并严格控制各步骤的工艺条件参数，得到的生物可降解的箱包壳体具有质量较轻，抗压能力强，韧性好，抗冲击性能强，且生物可降解的特性，具有广阔的市场应用前景。
为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACA、ABACABA或ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168～172℃温度下，施加1.8～2.2MPa的压力，保压0.5～1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物；
所述植物纤维编制层(2)为100％的植物纤维毡，或为由100％植物纤维经过纺纱、织造形成的织造布；或为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布；或为用生物可降解塑料纤维包绕植物纤维形成包绕纱，然后纺织而成的织造布；
所述无机纤维增强层(3)为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的任意一种制成的无纺布或织造布；或为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的多种混编而成的编织布；
所述植物纤维为棉纤维、麻纤维、竹纤维和植物加工纤维中的任意一种或多种；所述植物加工纤维为由秸秆、甘蔗、椰子和棕榈中的任意一种或多种制备而得的纤维。
本发明的生物可降解的箱包壳体的制作工艺通过原料筛选和材料的层铺结构设计，并严格控制各步骤的工艺条件参数，得到的生物可降解的箱包壳体具有质量较轻，抗压能力强，韧性好，抗冲击性能强，且生物可降解的特性，具有广阔的市场应用前景。
优选的，所述植物纤维编制层(2)为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布，其制备方法如下：采用植物纤维沿织物行进的方向排布构成经纱，采用生物可降解塑料纤维则横向布置为纬纱；然后采用编织设备和工艺将上述经纱与纬纱交织在一起织成布状；所述生物可降解塑料为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物。
优选的，所述生物降解塑料层(1)的制备：将生物降解塑料粒子加入塑料挤出机料斗中，通过螺杆转动塑化及加热元件的辅助加热，使得生物降解塑料粒子熔化并在挤出机螺杆驱动压力下，通过狭缝模头，形成片层状塑料熔体，随后施加引力通过一系列冷却辊、导引辊从而定型成均匀薄片；最后切边收卷制备得到0.1～1mm厚度的生物降解塑料片材。
优选的，所述无机纤维增强层(3)采用短切玻璃纤维或碳纤维为原料采用无纺布生产工艺制备而成。
优选的，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1～1.5mm。
优选的，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
优选的，所述箱包壳体用复合板材由依次层铺的生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、无机纤维增强层(3)、生物降解塑料层(1)叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接。
优选的，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
优选的，所述植物纤维编制层(2)为亚麻纤维毡或竹纤维毡。
优选的，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡或碳纤维毡。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本发明的生物可降解的箱包壳体的制作工艺通过原料筛选和材料的层铺结构设计，并严格控制各步骤的工艺条件参数，得到的生物可降解的箱包壳体具有质量较轻，抗压能力强，韧性好，抗冲击性能强，且生物可降解的特性，具有广阔的市场应用前景。
本发明采用生物降解塑料层(1)的生物(可)降解塑料作为基材来达到可降解要求，采用植物纤维编制层(2)，尤其是亚麻纤维和竹纤维等，在降低箱包的重量的同时提高了韧性和抗冲击性能，而采用无机纤维增强层(3)，尤其是无机玻璃纤维(薄)毡或碳纤维(薄)毡材料作为无机纤维增强层(3)，提高了箱包壳体的刚度、耐磨性和抗压性。
本发明采用植物纤维及生物降解塑料体系，实现了箱包的生物可降解性，同时无机增强纤维的可选择性使用，增强了生物降解热塑性材料的力学性能，尤其是在提高壳体刚性的同时提高了韧性和抗冲击性能。箱体表面由于玻璃纤维或碳纤维增强材料层的增强作用，提高了箱包壳体的刚度、表面耐磨性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是不能理解为对本专利的限制。
下述实施例中所述试验方法或测试方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均从常规商业途径获得，或以常规方法制备。
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACA、ABACABA或ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168～172℃温度下，施加1.8～2.2MPa的压力，保压0.5～1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物；
所述植物纤维编制层(2)为100％的植物纤维毡，或为由100％植物纤维经过纺纱、织造形成的织造布；或为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布；或为用生物可降解塑料纤维包绕植物纤维形成包绕纱，然后纺织而成的织造布；
所述无机纤维增强层(3)为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的任意一种制成的无纺布或织造布；或为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的多种混编而成的编织布；
所述植物纤维为棉纤维、麻纤维、竹纤维和植物加工纤维中的任意一种或多种；所述植物加工纤维为由秸秆、甘蔗、椰子和棕榈中的任意一种或多种制备而得的纤维。
具体来讲，本发明的技术方案中所述层铺布设的植物纤维层为由棉类、麻类、竹纤维类或秸秆、甘蔗、椰子、棕榈等植物中所制备的纤维中的一种或多种混编，生物降解塑料层为聚己内酯(PCL)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、脂肪族芳香族共聚酯(PLA+PBTA)、聚乙烯醇(PVA)、聚-β-羟基丁酸酯(PHB)及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV)等中的一种或多种材料共混。特殊增强层(无机纤维增强层(3))为玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等中的一种或多种材料混编而成。植物纤维层，生物降解塑料层和特殊增强层层按照箱壳所需的性能要求进行设计层铺，随后通过加热加压复合制成片材。
其中植物纤维层可以是100％的纯植物纤维毡层；也可以是100％植物纤维经过纺纱、织造最后形成的布料；或者用生物可降解塑料纤维和植物纤维按照一定比例混编而成；或者用生物可降解塑料纤维包绕植物纤维形成包绕纱，随后纺织而成等。
作为本发明的一种优选方案，所述植物纤维层采用多层100％的纯植物纤维(如棉纤维、竹纤维或亚麻纤维)毡层，该毡层采用植物短切纤维为主要原料，采用无纺布生产技术制备而成；所述生物降解塑料层为聚乳酸PLA、脂肪族芳香族共聚酯、及PHBV等粒子加热熔化经过定型口模，挤出而成的薄片结构，为进一步增强材料的抗落镖冲击性能，所述特殊增强层为薄玻璃纤维或薄碳纤维毡层，该毡层采用短切玻璃或碳纤维为主要原料采用无纺布生产技术制备。所述生物降解塑料层布置于多层毡片所构成的层铺结构上下两侧，并同时***于多层植物纤维毡及增强纤维毡之间，在热压复合工序中生物降解塑料层熔化并浸渍入植物纤维及增强纤维毡中，冷却后形成表面光滑且浸渍均匀的纤维增强降解塑料复合片材。
作为本发明的另一种优选方案，所述植物纤维层采用多层含植物纤维的混编布。其中植物纤维为棉纤维、竹纤维或亚麻纤维，混编用的其他纤维为聚乳酸纤维、聚羟基烷酸酯(PHA)纤维、脂肪族芳香族共聚酯(PLA+PBTA)纤维或聚乙烯醇(PVA)纤维中的一种或多种，这两类纤维通过梳理、纺纱等工序分别形成植物纱线和生物可降解材料的纱线。然后通过织造工序制成设计好的平纹、斜纹或者缎纹布料，本发明中采用一层或多层该种方法制备的混编布料作为植物纤维层；所述生物降解塑料层为聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯或聚乙烯醇等，依据材料抗落镖冲击性能要求，可以添加(或不选用)特殊增强层，特殊增强层为薄玻璃纤维或碳纤维毡层，该增强毡层采用短切玻璃或碳纤维为主要原料采用无纺布生产技术制备。所述生物降解塑料层布置于植物纤维布层及增强纤维毡层所构成的层铺结构上下两侧，并同时***于多层植物纤维混纺布层及增强纤维毡之间，在热压复合工序中生物降解塑料层熔化并浸渍入植物纤维布及增强纤维毡中，同时混编布中的聚乳酸纤维、PHA纤维、PLA+PBTA纤维或PVA纤维等也受热熔化并和生物降解塑料层热熔结合在一起，使得整个体系冷却后形成表面光滑且浸渍均匀的纤维增强降解塑料复合片材。
作为本发明的另一种优选方案，所述植物纤维层采用多层含植物纤维的包绕纱编制布。植物纤维为棉纤维、竹纤维或亚麻纤维，包绕用的纤维为聚乳酸纤维、聚羟基烷酸酯(PHA)纤维、脂肪族芳香族共聚酯(PLA+PBTA)纤维或聚乙烯醇(PVA)纤维等，包绕后的混纺纱再采用编织方式制成平纹、斜纹或者缎纹布料，本发明中采用一层或多层该种方法制备的混纺编制布料作为植物纤维层；所述生物降解塑料层为聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯或聚乙烯醇等，依据材料抗落镖冲击性能要求，可以添加(或不选用)特殊增强层，特殊增强层为薄玻璃纤维或碳纤维毡层，该增强毡层采用短切玻璃或碳纤维为主要原料采用无纺布生产技术制备。所述生物降解塑料层布置于植物纤维布层及增强纤维毡层所构成的层铺结构上下两侧，并同时***于多层植物纤维混纺布层及增强纤维毡之间，在热压复合工序中生物降解塑料层熔化并浸渍入植物纤维布及增强纤维毡中，同时混纺布层中起包绕作用的聚乳酸纤维、PHA纤维、PLA+PBTA纤维或PVA纤维等也受热熔化并完全包绕在植物纤维外表面，使得整个体系冷却后形成表面光滑且浸渍更为均匀的纤维增强降解塑料复合片材。需要说明的是，上面描述中的含植物纤维的包绕纱也可以采用由植物纤维和生物可降解塑料制成的纤维所生产的混纺纱，这里的混纺纱指的是在纱线界面中植物纤维和生物可降解纤维均匀分布，这有利于在热压复合工艺中，生物可降解纤维熔化后对植物纤维的浸渍。
实施例1：
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACA、ABACABA或ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168～172℃温度下，施加1.8～2.2MPa的压力，保压0.5～1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物；
所述植物纤维编制层(2)为100％的植物纤维毡，或为由100％植物纤维经过纺纱、织造形成的织造布；或为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布；或为用生物可降解塑料纤维包绕植物纤维形成包绕纱，然后纺织而成的织造布；
所述无机纤维增强层(3)为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的任意一种制成的无纺布或织造布；或为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的多种混编而成的编织布；
所述植物纤维为棉纤维、麻纤维、竹纤维和植物加工纤维中的任意一种或多种；所述植物加工纤维为由秸秆、甘蔗、椰子和棕榈中的任意一种或多种制备而得的纤维。
优选的，所述植物纤维编制层(2)为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布，其制备方法如下：采用植物纤维沿织物行进的方向排布构成经纱，采用生物可降解塑料纤维则横向布置为纬纱；然后采用编织设备和工艺将上述经纱与纬纱交织在一起织成布状；所述生物可降解塑料为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物。
优选的，所述生物降解塑料层(1)的制备：将生物降解塑料粒子加入塑料挤出机料斗中，通过螺杆转动塑化及加热元件的辅助加热，使得生物降解塑料粒子熔化并在挤出机螺杆驱动压力下，通过狭缝模头，形成片层状塑料熔体，随后施加引力通过一系列冷却辊、导引辊从而定型成均匀薄片；最后切边收卷制备得到0.1～1mm厚度的生物降解塑料片材。
优选的，所述无机纤维增强层(3)采用短切玻璃纤维或碳纤维为原料采用无纺布生产工艺制备而成。
优选的，所述短切玻璃纤维和碳纤维的直径均为3～18微米，长度均为3～25毫米。
为了进一步增加纤维毡层的可浸渍性，提高玻璃纤维或碳纤维与生物降解塑料之间的结合强度，可进一步对该玻璃毡层进行表面处理，如添加适当的硅烷偶联剂和其他助剂(如分散剂、相容剂、粘结剂、抗氧剂等)。
优选的，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1～1.5mm。
优选的，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
优选的，所述箱包壳体用复合板材由依次层铺的生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、无机纤维增强层(3)、生物降解塑料层(1)叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接。
优选的，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
优选的，所述植物纤维编制层(2)为亚麻纤维毡或竹纤维毡。
优选的，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡或碳纤维毡。
实施例2：
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168℃温度下，施加2.2MPa的压力，保压1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为脂肪族芳香族共聚酯；
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布，其制备方法如下：采用植物纤维沿织物行进的方向排布构成经纱，采用生物可降解塑料纤维则横向布置为纬纱；然后采用编织设备和工艺将上述经纱与纬纱交织在一起织成布状；所述生物可降解塑料为脂肪族芳香族共聚酯。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的制备：将生物降解塑料粒子加入塑料挤出机料斗中，通过螺杆转动塑化及加热元件的辅助加热，使得生物降解塑料粒子熔化并在挤出机螺杆驱动压力下，通过狭缝模头，形成片层状塑料熔体，随后施加引力通过一系列冷却辊、导引辊从而定型成均匀薄片；最后切边收卷制备得到0.1～1mm厚度的生物降解塑料片材。
在本实施例中，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1.25mm。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡。
实施例3：
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACABA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在172℃温度下，施加1.8MPa的压力，保压0.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为质量比为1：1的聚丁二酸丁二醇酯和聚乳酸的共混物；
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的制备：将生物降解塑料粒子加入塑料挤出机料斗中，通过螺杆转动塑化及加热元件的辅助加热，使得生物降解塑料粒子熔化并在挤出机螺杆驱动压力下，通过狭缝模头，形成片层状塑料熔体，随后施加引力通过一系列冷却辊、导引辊从而定型成均匀薄片；最后切边收卷制备得到0.1～1mm厚度的生物降解塑料片材。
在本实施例中，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1.25mm。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为亚麻纤维毡。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为碳纤维毡。
实施例4：
一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在170℃温度下，施加2MPa的压力，保压1分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体。
在本实施例中，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1.25mm。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为竹纤维毡。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为碳纤维毡。
实施例5：
一种生物可降解的箱包壳体，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材制成；
所述箱包壳体用复合板材由包括生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料随机组合叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接；
所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中；
在本实施例中，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材采用热压成型工艺制成。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，三种层状材料的组合叠合方式为ABACA。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为亚麻纤维毡。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡。
制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在170℃温度下，施加2MPa的压力，保压1分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体。
实施例6：
一种生物可降解的箱包壳体，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材制成；
所述箱包壳体用复合板材由包括生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料随机组合叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接；
所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中；
在本实施例中，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材采用热压成型工艺制成。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，三种层状材料的组合叠合方式为ABACABA。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为竹纤维毡。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡。
制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在170℃温度下，施加2MPa的压力，保压1分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体。
实施例7：
一种生物可降解的箱包壳体，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材制成；
所述箱包壳体用复合板材由包括生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料随机组合叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接；
所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中；
在本实施例中，所述生物可降解的箱包壳体由箱包壳体用复合板材采用热压成型工艺制成。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，三种层状材料的组合叠合方式为ABABACA。
在本实施例中，由依次层铺的生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、无机纤维增强层(3)、生物降解塑料层(1)叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接。
在本实施例中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
在本实施例中，所述植物纤维编制层(2)为竹纤维毡。
在本实施例中，所述无机纤维增强层(3)为碳纤维毡。
制作工艺，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在170℃温度下，施加2MPa的压力，保压1分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体。
下面对本发明实施例5至7得到的生物可降解的箱包壳体(所述箱包壳体用复合板材的厚度为1.25mm)以及普通箱包塑料壳体(厚度相同)进行性能测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002468647940000171
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，包括下列步骤：
S1、分别制备生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料；
S2、制备好的所述生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)和无机纤维增强层(3)三种层状材料分别记为A、B和C，将三种层状材料按照ABACA、ABACABA或ABABACA的组合叠合方式进行层铺叠加；
S3、将层铺叠加的材料放入热压机中，在168～172℃温度下，施加1.8～2.2MPa的压力，保压0.5～1.5分钟，然后自然冷却，得到箱包壳体用复合板材；
S4、将所述箱包壳体用复合板材放置于热压机阴模加热腔内，用夹具固定；
S5、然后将所述箱包壳体用复合板材加热到软化温度，然后将箱包外壳阳模具向阴模方向运动并加压，所述箱包壳体用复合板材在该阳模机械压力下紧贴在阴模内壁形成壳体，冷却后成型切边，得到所述生物可降解的箱包壳体；
其中，步骤S1中，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物；
所述植物纤维编制层(2)为100％的植物纤维毡，或为由100％植物纤维经过纺纱、织造形成的织造布；或为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布；或为用生物可降解塑料纤维包绕植物纤维形成包绕纱，然后纺织而成的织造布；
所述无机纤维增强层(3)为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的任意一种制成的无纺布或织造布；或为由玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和芳纶纤维中的多种混编而成的编织布；
所述植物纤维为棉纤维、麻纤维、竹纤维和植物加工纤维中的任意一种或多种；所述植物加工纤维为由秸秆、甘蔗、椰子和棕榈中的任意一种或多种制备而得的纤维。
2.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述植物纤维编制层(2)为用生物可降解塑料纤维和植物纤维混编而成的编织布，其制备方法如下：采用植物纤维沿织物行进的方向排布构成经纱，采用生物可降解塑料纤维则横向布置为纬纱；然后采用编织设备和工艺将上述经纱与纬纱交织在一起织成布状；所述生物可降解塑料为聚己内酯、聚丁二酸丁二醇酯、聚乳酸、聚羟基烷酸酯、脂肪族芳香族共聚酯、聚乙烯醇、聚-β-羟基丁酸酯及3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物中的任意一种或多种的共混物。
3.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述生物降解塑料层(1)的制备：将生物降解塑料粒子加入塑料挤出机料斗中，通过螺杆转动塑化及加热元件的辅助加热，使得生物降解塑料粒子熔化并在挤出机螺杆驱动压力下，通过狭缝模头，形成片层状塑料熔体，随后施加引力通过一系列冷却辊、导引辊从而定型成均匀薄片；最后切边收卷制备得到0.1～1mm厚度的生物降解塑料片材。
4.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述无机纤维增强层(3)采用短切玻璃纤维或碳纤维为原料采用无纺布生产工艺制备而成。
5.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述箱包壳体用复合板材的厚度为1～1.5mm。
6.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述生物降解塑料层(1)部分浸渍入与之接触的植物纤维编制层(2)和/或无机纤维增强层(3)中。
7.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，由依次层铺的生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、植物纤维编制层(2)、生物降解塑料层(1)、无机纤维增强层(3)、生物降解塑料层(1)叠合而成，且各层之间采用层铺复合的方式连接。
8.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述生物降解塑料层(1)的材质为聚乳酸。
9.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述植物纤维编制层(2)为亚麻纤维毡或竹纤维毡。
10.根据权利要求1所述的生物可降解的箱包壳体的制作工艺，其特征在于，所述无机纤维增强层(3)为玻璃纤维毡或碳纤维毡。
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